《合金钢全部》PPT课件.ppt

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1、2023/8/3,1,合金钢,Alloy Steel,机械工程材料多媒体课件,主讲人：李安铭 材料科学与工程学院,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,2,合金工具钢,第 三 节,Alloy Tool Steel,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,3,数字+化学元素+数字,1、前面(一位）数字表示钢平均含碳量的千分数；含碳量1时，不写数字。,2、后面的数字表示合金元素含量。合金元素含量小于1.5%时，不标含量；等于或大于1.5%、2.5%时，以2、3表示。,4、特殊标注：高速钢，例如：W18Cr4V；,3、S、P量较低的高级优

2、质钢，加A,工 具 钢 编 号 原 则,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,4,一、合金刃具钢,alloy cutting tool steel,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,5,什么是合金刃具钢？,用途：车刀、刨刀、铣刀、钻头等。,用于制造各类切削刀具的合金钢。（alloy cutting tool steel）,低合金 刃具钢,高合金 刃具钢,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,6,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,7,金 属 的 切 削 过 程,

3、1.刃具的工作特点,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,8,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,9,工 作 特 点,与工件发生剧烈的摩擦 要求刃具钢有高的硬度、高的耐磨性,承受一定的冲击和弯曲应力 要求刃具钢有足够的塑性、韧性,刃部有很高工作温度 要求刃具钢有高的耐热性,三个特点,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,10,2.性能要求（properties),（1）高硬度(hardness),一般刃具钢60HRC，部分刃具钢70HRC,（2）高的耐磨性（wearability),决定了刀具的耐

4、用度；耐用度：刀具由开始切削到磨钝的时间。,2023/8/3,11,63 60 HRC 降30,大量VC 70 HRC,刃具的耐磨性,三种碳化物的硬度,2023/8/3,12,(3)高的热硬性（hot hardness),热硬性：材料在高温下保持高硬度的性能，取决于钢的回火稳定性和碳化物的性质。,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,13,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,14,（4）足够的塑性和韧性（plasticity and toughness),高速钢刃具50，硬质合金刃 具45，其它材料刃具5。主要原因：高速钢的韧性

5、好。,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,15,成分特点：高碳+提高淬透性元素+提高回火稳定性元素 1)高碳，0.851.05%C之间；2)提高淬透性的元素：Cr Mn；3)提高回火稳定性的元素：V Si,典型钢种及热处理：9SiCr CrWMn 淬火低温回火,3、低合金刃具钢：,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,16,4.高合金刃具钢(high-alloy cutting tool steel)“高速钢”(high speed tool steel),W：保证热硬性,以W18Cr4V为例,(1)化 学成分及元素作用,形成碳

6、化物，约0.2；保证M中的碳含量，约。,形成WC；提高回火稳定性。,C：保证高硬度,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,17,V：1.01.4 提高硬度和耐磨性,Cr：3.84.4 提高淬透性“风钢”,发展 减少W含量,增加MO,V 例 W6Mo5Cr4V2 趋势：提高硬度，发展超硬高速钢,化 学成分及元素作用,增加过冷A稳定性，增加残余A的量,形成VC 13.5V，60HRC70HRC,2023/8/3,18,塑性差；锻造温度间隔小,（2）锻造及热处理（forging and heat treatment),必须锻造,非常困难,锻造,2023/8/3,19,

7、热 处 理 工 艺,加 热,800-840预热 1270-1280A化,组织：A+C,冷 却,组织:M+C+A残,油冷.580-620分级,回 火,减A残.析出C,550-570三次,高速钢的热处理（heat treatment),热处理工艺曲线,2023/8/3,20,60-63HRC 原因：大量A残,63-66HRC 组织：M回+C+A残,W18Cr4V回火温度与硬度,回火与硬度,淬火后,回火后,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,21,二、模具钢,Die steel,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,22,用途：近室温

8、下对金属进行变形的模具；冷冲模、冷挤压、拉丝、滚丝轮、搓丝板等。,汽车冲压模具,冷 作 模 钢(cold-working die steel),1、用途及性能：,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,23,1）高碳，1.0%C，有的甚至可达到2；2）提高淬透性元素 Cr W Mn;3）碳化物元素，Mo、W、V等。,淬火低温回火 尺寸较小、轻载的模具 T10A、9SiCr、9Mn2V；尺寸较大、重载、热处理变 形小的模具 Cr12、Cr12MoV。,成分特点：,高碳提高淬透性元素碳化物元素,热处理及典型钢种：,2023/8/3,Anming Li,Dept of

9、MSE,hpu,24,热作模钢(hot-working die steel),用途：对高温金属进行变形的模具；如热锻模、热挤压模等。,1、用途及性能：,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,25,1）中碳 0.3-0.5%C；2）提高淬透性元素 Cr Mn Ni Si;3）提高回火稳定性元素 Mo、W 4)防止第二类回火脆性元素 W Mo,成分特点：,中碳提高淬透性元素提高回火稳定性元素 防止第二类回火脆性元素,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,26,5CrMnMo 一般模具 5CrNiMo 各种模具，淬透性好 3Cr2W8V

10、 重载大型模具,热处理及典型钢种：,淬火高温回火,汽车锻模,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,27,用途：制造卡尺，量规、塞规等；,三、量 具 钢,1、用途及性能：,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,28,高碳:0.91.5%;合金元素:Cr、Mn、W。,简单量具：T10A、T12A、65Mn等。形状复杂、高精度：CrWMn、GCr15。,3、热处理及典型钢种：,2、成分特点：,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,29,特殊性能钢,第 四 节,Special Property Steel,

11、2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,30,一.不锈钢(stainless steel),在腐蚀介质中具有很高的抗腐蚀能力的钢。,*在空气中的年腐蚀量为0.01mm以内；*在强酸、强碱介质中的年腐蚀量为0.1mm以内。,2、耐蚀的概念：,1、定义：,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,31,1)马氏体型不锈钢-Cr13型钢,化学成分特点:Wc=0.10.4%WCr=13%,热处理特点:淬火回火 组织：回火索氏体 结构件 回火马氏体 刀具,牌号:1Cr134Cr13,常用不锈钢：,2023/8/3,Anming Li,Dept o

12、f MSE,hpu,32,2)铁素体型不锈钢,化学成分特点:Wc=0.1%左右 WCr=17%,热处理特点:750-780 空冷 不能进行热处理强化。,牌号:1Cr17、1Cr28等。,用途:化工设备中要求耐蚀性高、塑性好、强度低的容器、管道等。,硝酸生产装置,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,33,3)奥氏体型不锈钢,化学成分特点:Wc=0.080.14%WCr=1719%WNi=811%Cu、Ti、Mo等,牌号:0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti,热处理特点:固溶处理;稳定化处理;消除应力退火，不能进行热处理强

13、化,用途:化工容器、管道等。,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,34,二.耐热钢,在高温下具有抗氧化性和高温强度的特殊钢,1、定义：,2、性能：,汽车气门,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,35,抗氧化钢(不起皮钢):奥氏体型钢1Cr18Ni9Ti,3、钢种及用途：,汽轮机叶片,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,36,三.耐磨钢(wear-resistant steel),在强烈冲击载荷作用下发生冲击形变硬化的高锰钢。,1、定义：,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,37,2、性能：高硬度、耐磨性、韧性。,3、成分：高碳 Wc=1.01.3%高锰 WMn=1114%,4、热处理：水韧处理,5、室温组织：过饱和单相奥氏体。,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,38,既要求耐磨又要求耐冲击的零件。如拖拉机履带板、球磨机衬板、破碎机牙板、挖掘机铲齿和铁路道岔等。,5、用途：,2023/8/3,Anming Li,Dept of MSE,hpu,39,再 见,